“万能芯片”FPGA加速上车，应用价格及操作难度下降

在电动化与智能化浪潮推动下，汽车电子电器架构越来越复杂，这对芯片的设计及数据处理能力提出了较高要求。在此背景下，被誉为“万能芯片”的FPGA（现场可编程门阵列），因低延时、高度灵活、可扩展等特点，在汽车市场迎来巨大的增量空间。

根据Gartner，2020-2026年全球FPGA市场规模从55.85亿美元增至96.9亿美元，年均复合增长率为9.6%。那么，FPGA究竟如何赋能汽车智能化发展？目前应用及技术发展情况如何？近日，盖世汽车与FPGA领域知名供应商莱迪思（Lattice）亚太地区应用工程高级总监谢征帆进行了交流。

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汽车智能化赋予FPGA更多用武之地

FPGA是是可重构的计算机芯片，现场可编程性是其最大特点。CPU、GPU等芯片在被制造完成后，其功能就已被固定，而FPGA在制造完成后，可以根据用户需要，通过EDA软件配置特定电路，从而赋予其特定功能。

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事实上，FPGA并非是新生事物，之所以至今才在汽车产业发光发热，跟智能化的快速发展密切相关。对于此，谢征帆从智能座舱和智能驾驶两个方面应用场景进行了相关介绍。

在智能座舱领域，多屏、大屏、HUD配置成为流行趋势，而车载传感与屏的联动也越来越多（如电子后视镜的应用）。在此背景下，屏幕上除了快速呈现丰富的内容外，还要保障高色域、更高对比度的显示质量。除了车载显示外，车载视觉系统和人工智能技术也被大量应用于驾驶员状态监测系统(DMS)、手势识别、语音控制和车舱内监控系统(IMS)应用中。

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以上诸多纷繁复杂的应用需求，需要高灵活度且在数据处理上低延时的芯片支持，这就给了可编程的FPGA带来了更多用武之地。

智能驾驶方面，高级驾驶辅助系统应用中，车辆传感器数量逐步增多，由于主处理器需要连接不同的传感器接口进行数据处理，而且汽车接口也尚未实现真正标准化，所以利用FPGA的可编程特性对不同传感器进行聚合/桥接，或是实现I/O接口扩展，也是新趋势之一。

“总结来看，可编程、低功耗、低延时、并行处理能力强、散热少等特点，使得FPGA越来越多的应用在智能汽车当中。”谢征帆说到。

他同时指出，除了智能化外，信息安全、系统安全、电机控制等领域也有用到FPGA的机会，助力提升汽车的安全性。且无论技术如何发展，FPGA总能随技术升级而发挥相应作用。

FPGA在汽车产业中部分应用场景（图片来源：莱迪思）

国内外供应商加速布局，产品价格及操作难度降低

面对新的市场机遇，近年来，国内外FPGA供应商开始加速布局。作为此领域的技术领先者，莱迪思对FPGA的产品创新也有了新的思考和规划。如在近期举办的2024年上海国际嵌入式大会期间，该司带来了最新的FPGA技术方案：

Local Dimming: 应用于车载显示屏，可以让图像显示黑的地方更黑，亮的地方更亮，使显示屏呈现更清晰、明暗更分明的画面，同时降低整个显示系统的功耗。

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CMS（Camera Monitor System）汽车电子后视镜解决方案：晚上防眩光、能够在暗光或强光下运行等是目前CMS亟待解决的问题。莱迪思的CMS系统采用了自研的图像信号处理（ISP）技术，能够实时调整图像的亮度、对比度和色彩，确保驾驶员获得最佳的视觉体验。

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桥接功能：莱迪思FPGA凭借其灵活的配置和高带宽能力，成功实现了多种图像传感器与处理系统之间的桥接。如在与英伟达的合作项目中，莱迪思FPGA用于将高速图像数据从图像传感器传输到英伟达的AGX系统。通过FPGA的桥接功能，不同接口标准的图像传感器能够无缝连接到统一的处理平台，实现了高速、低延迟的数据传输和处理，助力自动驾驶向上发展。

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除了以上外，莱迪斯此前还推出了用于电机控制、车载信息娱乐 (IVI) 系统中的 LED 控制、车载网络 (IVN) 和 ADAS 应用中的Certus-NX  FPGA ，实现对驾驶员、座舱和车辆监控的Lattice Drive™等。

除了产品创新外，谢征帆指出，在竞争逐鹿的情况下，产品的价格和技术操作难度逐步有所降低。

价格方面，谢征帆表示，“FPGA和其他的芯片系列一样，除了前两年因为缺货的原因导致涨价以外，长期来讲，如果功能性能不变的话，价格都是往下走的趋势。”

此外，他直言，这两年国内不少企业涉入FPGA，的确价格上存在一定竞争。不过，客户在决定用FPGA做早期设计的时候，价格并不一定是第一考虑因素，而是供应商是否提供成熟度足够高的方案，以及产品质量是否得到市场认可。因此莱迪思在竞争的时候，会考虑价格、成本控制，但是更多的精力会放在怎样把产品质量提高，减少客户产品进入市场的时间。

而在操作上，谢征帆介绍表示，早期FPGA的确门槛比较高，不过现在会把开发门槛降的越来越低。从设计上来讲，写FPGA不再需要专用语言，直接用C语言就可以写。此外，现在有越来越多的IP Vendor能够提供完整的经过验证过的IP，对开发者来讲就像搭积木，拼成其系统所要的模块以后就能够进行实现。与此同时，现在FPGA的性能越来越高，留给客户足够多的冗余空间，哪怕设计不是那么完美，FPGA可以帮助弥补掉。

“FPGA一旦发展到一定规模以后，一定会走到片上系统，这不光光是规模大了以后的自然需求，也是客户的要求，希望把你平台越来越多的东西融合进来。莱迪斯在规划线路图里面是有规划片上系统的。” 谢征帆说到。

对于未来发展，谢指出，汽车领域从开始设计，到产品量产再到大批量出货会有比较长的过程，所以最开始并没有期待在此领域收益会有爆发式增长，但我们看好此领域，并愿意持续投入，目前公司在工业和汽车领域营收占比为53%，未来期待在汽车领域收获更多。